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微电子技术及其发展
孙 秀 平
( 长春光机学院物理系 吉林 130022)
微电子学是研究在固体 ( 主要是半导体) 材料上 构成的微小型化电路 , 子系统及系统的电子学分支 , 是一门主要研究电子或离子在固体材料中的运动及 应用并利用它实现信号处理功能的科学 .微电子学 是以实现电路和系统的集成为目的 , 它所实现的电 路和系统又称为集成电路和集成系统 , 是微小型化 的 .微电子学的应用技术即为微电子技术 , 它是信 息技术的关键所在 .微电子技术的空间尺度通常是 以微米和纳米为单位的 .目前 , 微电子技术的发展 水平和产业规模已成为一个国家经济实力的重要标 志. 一, 微电子技术的地位和作用 1. 微电子技术是信息技术的基础 信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形 式 ,是继材料和能源之后的第三大资源 ,是人类物质 文明和精神文明赖以发展的三大支柱之一 .实现信 的差异可将它与天然地震区别开来 , 并且还可给出 核爆炸的发生时刻 , , 位置 当量等等 . 此外 ,利用地震的方法还可以预测火山喷发 ,对 水库诱发地震的研究可以为大型水库提供安全保 障 ,对矿山地震的监测是保护矿山安全的重要手段 .
息社会化的关键是各种计算机和通讯机 , 但其技术 基础都是微电子技术 .在信息领域中 , 微电子技术 能够实现信息的获取 , , , 传输 存储 处理和输出 ,成为 信息技术的基石 .1946 年 2 月在美国莫尔学院诞 生了第一台名为电子数值积分器和计算器的计算 机 ,当 时 这 台 机 器 由 18000 个 电 子 管 组 成 , 占 地 150m2 ,重 30 吨 , 功率为 140kW , 然而这个庞然大物 的运行速度只有每秒 5000 次 , 存储量只有千位 , 平 稳运行时间只有 7 分钟 .设想一下 , 这样的计算机 能够进入办公室 , 企业和家庭吗 ? 所以当时有人认 为 ,全世界只有 4 台这样的计算机就足够了 ,可是现 在全世界的计算机不包括微机在内就有几百万台 , 造成这个巨大变革的技术基础就是微电子 . 2. 微电子 技 术 是 一 个 国 家 发 达 程 度 的 重 要 标志 信息电子产业对国民经济的战略作用首先表现 地震作为一种正常的自然现象 , 时刻时地都有 发生的可能 ,我们除了积极做好震前的预报工作外 , 平时还要了解一些防震抗震的基本知识 , 即使地震 真得发生了 ,要做到不慌乱 ,采取科学的态度和措施 积极应对 ,对地震的灾害尽可能地减少到最低限度 .
作者简介
李祥 , 男 , 1976 年生于山 东齐河 .硕士 , 毕业于华东师 范大学物理系生物物理专业 . 现为上海教育出版社
理科编 辑 .已发表文章数篇 . 王青 ,女 ,1976 年生于上海 . 毕业于上海师范大学初等教育 学院 .现为上海市真光中学数 学教师 .1996 年被评为上海市 师范系统优秀毕业生 .2001 年 评为普陀区优秀班主任 .
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现代物理知识
在当代食物链关系上 , 现代经济发展的数据表明国 民经济总产值 ( G ) 每增长 100 — 元 ,需要 10 元 NP 300 左右电子工业产值的支撑 , 而其中就包含 1 元的集 成电路产品 .又据资料测算 , 集成电路对国民经济 的贡献远高于其他门类的产品 , 如果以单位质量钢 筋对 G 的贡献为 1 计算 , 则小汽车为 5 , 彩电为 NP 30 ,计算机为 1000 ,而集成电路的贡献则高达 2000 . 所以一位日本经济学家认为谁控制了超大规模集成 电路技术谁就控制了世界产业 , 英国人则认为如果 某个国家不掌握微电子技术 , 它就会立刻进入不发 达国家行列 .预计在 2007 年左右 ,微电子产业的产 值将超过钢铁工业 . 3. 微电子产业促进其他产业的变革 微电子产业发展迅速 , 除了微电子工业本身对 国民经济的巨大贡献外 ,还与它极强的渗透性有关 . 几乎所有的传统产业只要与微电子技术结合 , 用微 电子芯片进行智能改造 , 就会使传统产业重新焕发 青春 .例如火电厂的锅炉给水泵送风机 , 引风机占 了电厂全部耗能的 72 % , 而全国各行业的风机 , 水 泵的总耗电量占了全国发电量的 36 % , 仅仅对风 机, 水泵采用变频调速等电子技术进行改造 ,每年即 可节电 659 亿度 ,相当于 3 个葛洲坝电站的发电量 ; 利用微电子技术进行交流传动改造后 , 电力机车可 节电 20 %～40 % ,内燃机可节油 12 %～14 % .微电 子技术不仅在节能 , 节材等方面能够使传统产业升 级换代 ,而且还可以使传统产品结构 , 性能等方面发 生革命性的质的变化 .例如当采用微机统一控制的 铀 - 电机装置替代传统的蜗轮 , 蜗杆 , 齿轮传动时 , 汽车将不再是单纯的机械产品 , 汽车的电子化将导 致汽车革命 ; 另外数字化机械加工设备 , 数字通讯技 术等都是以微电子技术作为基础的 .目前微电子技 术已广泛渗透于国民经济 , 国防建设 ,乃至家庭生活 的各个方面 . 二, 微电子技术发展的一般规律 微电子技术无论是从其发展速度和对人类社会 生产和生活的影响 , 都可以说是科学技术史上空前 的 ,是其他任何产业无法比拟的 .但微电子技术的 发展也有一定的规律性 . 1. 摩尔定律 MOS 集成电路已成为微电子产业的核心 , 而存 储器和微处理器又是 MOS 集成电路中最具代表性 的两大典型产品 , 它们的发展水平通常标志着整个 微电子技术的发展水平 .自 60 年代以来 ,集成电路
14 卷 3 期 ( 总 81 期)
的发展一直遵循 1965 年英特
尔公司的创始人之一 摩尔 ( G ordon E. Moore) 预言的集成电路产业的发展 规律 : 即集成电路的集成度每 3 年增长 4 倍 ,特征尺 寸每 3 年缩小 2倍 ,这就是著名的摩尔定律 . 2. 等比例缩小定律 等比例缩小定律是 1974 年由登纳德 ( Dennard) 提出的 ,他的基本指导思想是在 MOS 器件内部电场 不变的条件下 ,通过等比例缩小器件的纵向 , 横向尺 寸 ,以增加跨导和减少负载电容 ,由此提高集成电路 的性能 .同时电源电压也要与器件尺寸缩小相同的 倍数 .这种维持器件内部电场不变的等比例缩小定 律叫做恒定电场规律 , 简称 CE 律 .如果器件的结 构尺寸 , 电源电压 , 阈值电压等按 CE 律缩小 k 倍以 后 ,门延迟时间也缩小 k 倍 , 标志集成电路性能的 功耗延迟积则缩小 k 3 倍 .同时 ,沟道长度和宽度的 缩小使晶体管的面积缩小 k 2 倍 ,因此在相同芯片面 积上集成的晶体管数目即集成密度将提高 k 2 倍 . 等比例缩小定律是实现超大规模集成电路迅速发展 的基点 ,几十年来集成电路工艺技术和器件物理的 研究和开发都是围绕这个基点进行的 .正是由于器 件在等比例缩小技术方面的不断进步和巨大成功 , 集成电路才有了今天的辉煌成就 .但是 , 简单的恒 定电场定律也存在较大的问题 , 为了克服 CE 律中 存在的问题 ,有人提出了恒定电压等比例缩小规律 ( CV 律) ,即保持电源电压和阈值电压不变 , 对其他 参数进行等比例缩小 .CV 律一般只适用于沟道长 μ 度大于 1 m 的器件 , 它不适用于沟道长度较短的器 件. 三, 微电子技术发展的一些趋势 1. 21 世纪仍将以硅基 CMOS 电路为主流 微电子技术发展的目标是不断提高集成系统的 性能及性能价格比 ,因此便要求提高芯片的集成度 , 这是不断缩小半导体器件特征尺寸的动力源泉 .以 MOS 技术为例 ,沟道长度缩小可以提高集成电路的 速度 ; 同时缩小沟道长度和宽度还减小了器件尺寸 , 提高了集成度 ,从而在同样大小的芯片上可以集成 更多数目的晶体管 ,甚至可以将结构更加复杂 , 性能 更加完善的电子系统集成在一个芯片上 .随着集成 度的提高 ,系统的速度和可靠性也大大提高 ,价格大 幅度下降 .21 世纪 , 至少是 21 世纪上半叶微电子 技术仍将以硅技术为主流 .尽管微电子学在化合物 和其他新材料方面的研究取得了很大进展 , 但远远 不具备替代硅基工艺的条件 .而根据科学技术的发
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展规律 ,一种新技术从诞生到成为主流技术一般需 要 20 — 年的时间 .另外 ,全世界数以万亿美元计 30 的设备和技术投入 , 已使硅基工艺形成了非常强大 的产业能力 .很多著名的微电子学家预测 , 微电子 产业将于 2030 年左右步入汽车工业 , 航空工业这样
的比较成熟的朝阳工业领域 .即使微电子产业步入 像汽车 , 航空等成熟工业领域 ,它仍将保持快速发展 趋势 ,就像汽车航空工业已发展了近 100 年仍极具 发展潜力一样 ,毫无疑问 ,以硅为基础的微电子产业 至少在未来几十年中仍会保持目前的高速发展趋 势. 2. 集成系统是 21 世纪微电子技术发展的重点 集成系统 ( IS) 是从整个系统的角度出发 , 把处 理机制 , 模型算法 , 芯片结构 , 各层次电路直至器件 的设计紧密结合起来 , 在单个 ( 或少数几个 ) 芯片上 完成整个系统的功能 , 集成系统设计必须是从系统 行为级开始的自顶向下的设计 .很多研究表明 , 与 集成电路 ( IC) 组成的系统相比 ,由于 IS 设计能够综 合并全盘考虑整个系统的各种情况 , 可以在同样的 工艺技术条件下实现更高性能的技术指标 .例如若 μ 采用 IS 方法和 0135 m 工艺设计系统芯片 , 在相同 的系 统 复 杂 度 和 处 理 速 率 下 , 能 够 相 当 于 采 用 μ μ 0125 m 甚至 0118 m 工艺制做的 IC 所实现的同样 系统的性能 ; 还有 , 与采用常规 IC 方法设计的芯片 相比 ,采用 IS 设计方法完成同样功能所需要的晶体 管数目可以降低 1 — 个数量级 .集成系统依靠的 2 是非常宽阔的广谱背景 , 一个人或几个人包打天下 的可能性已经很小 .系统级的设计更多地体现包括 功能 , 行为 , 算法 , 构架甚至思路 , 构想等系统背景 . 微电子技术从 IC 向 IS 转变不仅是一种概念上的突 破 ,同时也是信息技术发展的必然结果 ,它必将导致 又一次以微电子技术为基础的信息技术革命 .21 世纪将是 IS 技术真正快速发展的时期 . 3. 微电子与其他学科结合诞生新的技术增长 点 微电子技术的强大生命力在于它可以低成本 , 大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结 构模块 .这种技术与其他学科相结合 , 会诞生出一 系列崭新的学科和重大的经济增长点 .微电子机械 系统 (MEMS) 是微电子技术的拓宽和延伸 ,它将微电 子技术和精密机械加工技术相互融合 , 实现了微电 子与机械融为一体的系统 .MEMS 开辟了一个全新 的技术领域和产业 .它们不仅可以降低机电系统的
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成本 ,而且还可以完成许多大尺寸机电系统所不能 完成的任务 .正是由于 MEMS 器件和系统具有体积 小, 重量轻 , 功耗低 , 成本低 , 可靠性高 , 性能优异及 功能强大等传统传感器无法比拟的优点 ,MEMS 在 航空 , 航天 , 汽车 , 生物医学 , 环境监控 , 军事以及几 乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用 前景 .微电子与生物技术紧密结合的以 DNA 芯片 等为代表的生物工程芯片将是 21 世纪微电子领域 的另一个热点和新的经济增长点 .它是以生物科学 为基础 ,
利用生物体 , 生物组织或细胞等的特点和功 能 ,设计构建具有预期性状的新物种或新品系 ,并与 工程技术相结合进行加工生产 , 它是生命科学与技 术科学相结合的产物 ,具有附加值高 , 资源占用少等 一系列特点 ,正日益受到广泛关注 .目前最有代表 性的生物芯片是 DNA 芯片 ,利用这种芯片可以在极 短的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况 , 这 无疑对遗传学研究 , 疾病诊断 , 治疗和预防 , 转基因 工程等具有极其重要的作用 .DNA 芯片不仅可以 用于基因学研究 , 生物医学等 , 而且随着 DNA 芯片 的发展还将形成微电子生物信息系统 , 该技术将广 泛应用到农业 , 工业和环境保护等人类生活的各个 方面 .
作者简介
孙秀平 ,1965 年出生于吉林 . 1988 年毕业于吉林大学物理系 . 2001 年获微电子与固体电子学硕 士学位 .现为长春光学精密机械 学院讲师 , 主要从事大学物理的 教学工作和光电子技术的研究工 作.
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本文由woaixi27贡献
pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。
微电子技术及其发展
孙 秀 平
( 长春光机学院物理系 吉林 130022)
微电子学是研究在固体 ( 主要是半导体) 材料上 构成的微小型化电路 , 子系统及系统的电子学分支 , 是一门主要研究电子或离子在固体材料中的运动及 应用并利用它实现信号处理功能的科学 .微电子学 是以实现电路和系统的集成为目的 , 它所实现的电 路和系统又称为集成电路和集成系统 , 是微小型化 的 .微电子学的应用技术即为微电子技术 , 它是信 息技术的关键所在 .微电子技术的空间尺度通常是 以微米和纳米为单位的 .目前 , 微电子技术的发展 水平和产业规模已成为一个国家经济实力的重要标 志. 一, 微电子技术的地位和作用 1. 微电子技术是信息技术的基础 信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形 式 ,是继材料和能源之后的第三大资源 ,是人类物质 文明和精神文明赖以发展的三大支柱之一 .实现信 的差异可将它与天然地震区别开来 , 并且还可给出 核爆炸的发生时刻 , , 位置 当量等等 . 此外 ,利用地震的方法还可以预测火山喷发 ,对 水库诱发地震的研究可以为大型水库提供安全保 障 ,对矿山地震的监测是保护矿山安全的重要手段 .
息社会化的关键是各种计算机和通讯机 , 但其技术 基础都是微电子技术 .在信息领域中 , 微电子技术 能够实现信息的获取 , , , 传输 存储 处理和输出 ,成为 信息技术的基石 .1946 年 2 月在美国莫尔学院诞 生了第一台名为电子数值积分器和计算器的计算 机 ,当 时 这 台 机 器 由 18000 个 电 子 管 组 成 , 占 地 150m2 ,重 30 吨 , 功率为 140kW , 然而这个庞然大物 的运行速度只有每秒 5000 次 , 存储量只有千位 , 平 稳运行时间只有 7 分钟 .设想一下 , 这样的计算机 能够进入办公室 , 企业和家庭吗 ? 所以当时有人认 为 ,全世界只有 4 台这样的计算机就足够了 ,可是现 在全世界的计算机不包括微机在内就有几百万台 , 造成这个巨大变革的技术基础就是微电子 . 2. 微电子 技 术 是 一 个 国 家 发 达 程 度 的 重 要 标志 信息电子产业对国民经济的战略作用首先表现 地震作为一种正常的自然现象 , 时刻时地都有 发生的可能 ,我们除了积极做好震前的预报工作外 , 平时还要了解一些防震抗震的基本知识 , 即使地震 真得发生了 ,要做到不慌乱 ,采取科学的态度和措施 积极应对 ,对地震的灾害尽可能地减少到最低限度 .
作者简介
李祥 , 男 , 1976 年生于山 东齐河 .硕士 , 毕业于华东师 范大学物理系生物物理专业 . 现为上海教育出版社
理科编 辑 .已发表文章数篇 . 王青 ,女 ,1976 年生于上海 . 毕业于上海师范大学初等教育 学院 .现为上海市真光中学数 学教师 .1996 年被评为上海市 师范系统优秀毕业生 .2001 年 评为普陀区优秀班主任 .
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现代物理知识
在当代食物链关系上 , 现代经济发展的数据表明国 民经济总产值 ( G ) 每增长 100 — 元 ,需要 10 元 NP 300 左右电子工业产值的支撑 , 而其中就包含 1 元的集 成电路产品 .又据资料测算 , 集成电路对国民经济 的贡献远高于其他门类的产品 , 如果以单位质量钢 筋对 G 的贡献为 1 计算 , 则小汽车为 5 , 彩电为 NP 30 ,计算机为 1000 ,而集成电路的贡献则高达 2000 . 所以一位日本经济学家认为谁控制了超大规模集成 电路技术谁就控制了世界产业 , 英国人则认为如果 某个国家不掌握微电子技术 , 它就会立刻进入不发 达国家行列 .预计在 2007 年左右 ,微电子产业的产 值将超过钢铁工业 . 3. 微电子产业促进其他产业的变革 微电子产业发展迅速 , 除了微电子工业本身对 国民经济的巨大贡献外 ,还与它极强的渗透性有关 . 几乎所有的传统产业只要与微电子技术结合 , 用微 电子芯片进行智能改造 , 就会使传统产业重新焕发 青春 .例如火电厂的锅炉给水泵送风机 , 引风机占 了电厂全部耗能的 72 % , 而全国各行业的风机 , 水 泵的总耗电量占了全国发电量的 36 % , 仅仅对风 机, 水泵采用变频调速等电子技术进行改造 ,每年即 可节电 659 亿度 ,相当于 3 个葛洲坝电站的发电量 ; 利用微电子技术进行交流传动改造后 , 电力机车可 节电 20 %～40 % ,内燃机可节油 12 %～14 % .微电 子技术不仅在节能 , 节材等方面能够使传统产业升 级换代 ,而且还可以使传统产品结构 , 性能等方面发 生革命性的质的变化 .例如当采用微机统一控制的 铀 - 电机装置替代传统的蜗轮 , 蜗杆 , 齿轮传动时 , 汽车将不再是单纯的机械产品 , 汽车的电子化将导 致汽车革命 ; 另外数字化机械加工设备 , 数字通讯技 术等都是以微电子技术作为基础的 .目前微电子技 术已广泛渗透于国民经济 , 国防建设 ,乃至家庭生活 的各个方面 . 二, 微电子技术发展的一般规律 微电子技术无论是从其发展速度和对人类社会 生产和生活的影响 , 都可以说是科学技术史上空前 的 ,是其他任何产业无法比拟的 .但微电子技术的 发展也有一定的规律性 . 1. 摩尔定律 MOS 集成电路已成为微电子产业的核心 , 而存 储器和微处理器又是 MOS 集成电路中最具代表性 的两大典型产品 , 它们的发展水平通常标志着整个 微电子技术的发展水平 .自 60 年代以来 ,集成电路
14 卷 3 期 ( 总 81 期)
的发展一直遵循 1965 年英特
尔公司的创始人之一 摩尔 ( G ordon E. Moore) 预言的集成电路产业的发展 规律 : 即集成电路的集成度每 3 年增长 4 倍 ,特征尺 寸每 3 年缩小 2倍 ,这就是著名的摩尔定律 . 2. 等比例缩小定律 等比例缩小定律是 1974 年由登纳德 ( Dennard) 提出的 ,他的基本指导思想是在 MOS 器件内部电场 不变的条件下 ,通过等比例缩小器件的纵向 , 横向尺 寸 ,以增加跨导和减少负载电容 ,由此提高集成电路 的性能 .同时电源电压也要与器件尺寸缩小相同的 倍数 .这种维持器件内部电场不变的等比例缩小定 律叫做恒定电场规律 , 简称 CE 律 .如果器件的结 构尺寸 , 电源电压 , 阈值电压等按 CE 律缩小 k 倍以 后 ,门延迟时间也缩小 k 倍 , 标志集成电路性能的 功耗延迟积则缩小 k 3 倍 .同时 ,沟道长度和宽度的 缩小使晶体管的面积缩小 k 2 倍 ,因此在相同芯片面 积上集成的晶体管数目即集成密度将提高 k 2 倍 . 等比例缩小定律是实现超大规模集成电路迅速发展 的基点 ,几十年来集成电路工艺技术和器件物理的 研究和开发都是围绕这个基点进行的 .正是由于器 件在等比例缩小技术方面的不断进步和巨大成功 , 集成电路才有了今天的辉煌成就 .但是 , 简单的恒 定电场定律也存在较大的问题 , 为了克服 CE 律中 存在的问题 ,有人提出了恒定电压等比例缩小规律 ( CV 律) ,即保持电源电压和阈值电压不变 , 对其他 参数进行等比例缩小 .CV 律一般只适用于沟道长 μ 度大于 1 m 的器件 , 它不适用于沟道长度较短的器 件. 三, 微电子技术发展的一些趋势 1. 21 世纪仍将以硅基 CMOS 电路为主流 微电子技术发展的目标是不断提高集成系统的 性能及性能价格比 ,因此便要求提高芯片的集成度 , 这是不断缩小半导体器件特征尺寸的动力源泉 .以 MOS 技术为例 ,沟道长度缩小可以提高集成电路的 速度 ; 同时缩小沟道长度和宽度还减小了器件尺寸 , 提高了集成度 ,从而在同样大小的芯片上可以集成 更多数目的晶体管 ,甚至可以将结构更加复杂 , 性能 更加完善的电子系统集成在一个芯片上 .随着集成 度的提高 ,系统的速度和可靠性也大大提高 ,价格大 幅度下降 .21 世纪 , 至少是 21 世纪上半叶微电子 技术仍将以硅技术为主流 .尽管微电子学在化合物 和其他新材料方面的研究取得了很大进展 , 但远远 不具备替代硅基工艺的条件 .而根据科学技术的发
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展规律 ,一种新技术从诞生到成为主流技术一般需 要 20 — 年的时间 .另外 ,全世界数以万亿美元计 30 的设备和技术投入 , 已使硅基工艺形成了非常强大 的产业能力 .很多著名的微电子学家预测 , 微电子 产业将于 2030 年左右步入汽车工业 , 航空工业这样
的比较成熟的朝阳工业领域 .即使微电子产业步入 像汽车 , 航空等成熟工业领域 ,它仍将保持快速发展 趋势 ,就像汽车航空工业已发展了近 100 年仍极具 发展潜力一样 ,毫无疑问 ,以硅为基础的微电子产业 至少在未来几十年中仍会保持目前的高速发展趋 势. 2. 集成系统是 21 世纪微电子技术发展的重点 集成系统 ( IS) 是从整个系统的角度出发 , 把处 理机制 , 模型算法 , 芯片结构 , 各层次电路直至器件 的设计紧密结合起来 , 在单个 ( 或少数几个 ) 芯片上 完成整个系统的功能 , 集成系统设计必须是从系统 行为级开始的自顶向下的设计 .很多研究表明 , 与 集成电路 ( IC) 组成的系统相比 ,由于 IS 设计能够综 合并全盘考虑整个系统的各种情况 , 可以在同样的 工艺技术条件下实现更高性能的技术指标 .例如若 μ 采用 IS 方法和 0135 m 工艺设计系统芯片 , 在相同 的系 统 复 杂 度 和 处 理 速 率 下 , 能 够 相 当 于 采 用 μ μ 0125 m 甚至 0118 m 工艺制做的 IC 所实现的同样 系统的性能 ; 还有 , 与采用常规 IC 方法设计的芯片 相比 ,采用 IS 设计方法完成同样功能所需要的晶体 管数目可以降低 1 — 个数量级 .集成系统依靠的 2 是非常宽阔的广谱背景 , 一个人或几个人包打天下 的可能性已经很小 .系统级的设计更多地体现包括 功能 , 行为 , 算法 , 构架甚至思路 , 构想等系统背景 . 微电子技术从 IC 向 IS 转变不仅是一种概念上的突 破 ,同时也是信息技术发展的必然结果 ,它必将导致 又一次以微电子技术为基础的信息技术革命 .21 世纪将是 IS 技术真正快速发展的时期 . 3. 微电子与其他学科结合诞生新的技术增长 点 微电子技术的强大生命力在于它可以低成本 , 大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结 构模块 .这种技术与其他学科相结合 , 会诞生出一 系列崭新的学科和重大的经济增长点 .微电子机械 系统 (MEMS) 是微电子技术的拓宽和延伸 ,它将微电 子技术和精密机械加工技术相互融合 , 实现了微电 子与机械融为一体的系统 .MEMS 开辟了一个全新 的技术领域和产业 .它们不仅可以降低机电系统的
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成本 ,而且还可以完成许多大尺寸机电系统所不能 完成的任务 .正是由于 MEMS 器件和系统具有体积 小, 重量轻 , 功耗低 , 成本低 , 可靠性高 , 性能优异及 功能强大等传统传感器无法比拟的优点 ,MEMS 在 航空 , 航天 , 汽车 , 生物医学 , 环境监控 , 军事以及几 乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用 前景 .微电子与生物技术紧密结合的以 DNA 芯片 等为代表的生物工程芯片将是 21 世纪微电子领域 的另一个热点和新的经济增长点 .它是以生物科学 为基础 ,
利用生物体 , 生物组织或细胞等的特点和功 能 ,设计构建具有预期性状的新物种或新品系 ,并与 工程技术相结合进行加工生产 , 它是生命科学与技 术科学相结合的产物 ,具有附加值高 , 资源占用少等 一系列特点 ,正日益受到广泛关注 .目前最有代表 性的生物芯片是 DNA 芯片 ,利用这种芯片可以在极 短的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况 , 这 无疑对遗传学研究 , 疾病诊断 , 治疗和预防 , 转基因 工程等具有极其重要的作用 .DNA 芯片不仅可以 用于基因学研究 , 生物医学等 , 而且随着 DNA 芯片 的发展还将形成微电子生物信息系统 , 该技术将广 泛应用到农业 , 工业和环境保护等人类生活的各个 方面 .
作者简介
孙秀平 ,1965 年出生于吉林 . 1988 年毕业于吉林大学物理系 . 2001 年获微电子与固体电子学硕 士学位 .现为长春光学精密机械 学院讲师 , 主要从事大学物理的 教学工作和光电子技术的研究工 作.
现代物理知识
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